Нынешнее здание храма («восьмерик на четверике») возведено в 1690—1694 годах на средства Л. К. Нарышкина (брата царицы Натальи Кирилловны).
Документов об авторе церкви не сохранилось, но предполагается, что общий проект (композицию) составлял сам заказчик, некоторые искусствоведы считают автором церкви зодчего Якова Бухвостова, хотя её стилистические особенности заметно отличаются от достоверных произведений Бухвостова, зато обнаруживают поразительное сходство с документально подтверждёнными произведениями зодчего Петра Потапова — создателя ансамбля Новодевичьего монастыря в Москве и церкви Успения на Покровке.
Храм Покрова в Филях – пятиярусная центрическая церковь, построенная в стиле «Нарышкинского» барокко. Здание церкви с четырёхлепестковым планом двух нижних ярусов опоясано в уровне подклета аркадой гульбища. К нему с трех сторон ведут три широких открытых крыльца. Колокола висят в пролётах верхнего, пятого яруса.
На первом этаже находилась зимняя (отапливаемая) церковь Покрова Богородицы, а над ней церковь Спаса Нерукотворного, которая названа в благодарность за спасение Л. К. Нарышкина от смерти во время стрелецкого бунта (он молился перед этой иконой во время бунта). Пётр I пожаловал на украшение храма четыреста червонцев. В 1703 году Пётр I после взятия Нарвы привез дяде в подарок для его церкви цветные витражи. В знак близости хозяина к царю центральная и западная главы храма украшались короной и двуглавым орлом. По преданию, в этом храме неоднократно бывал царь Пётр I.